第Ⅱ卷(必做120分+選做32分,共152分)
【必做部分】
23(12分)2007年諾貝爾物理學獎授予了兩位發現“巨磁電阻”救應的物理學家。材料的電阻隨磁場的增加而增大的現象稱為磁阻效應,利用這種效應可以測量磁感應強度。若圖l為某磁敏電阻在室溫下的電阻一磁感應強度特性曲線,其中RB,R0分別表示有、無磁場時磁敏電阻的阻值。為了測量磁感應強度B,需先測量磁敏電阻處于磁場中的電阻值RB。請按要求完成下列實驗。
(1)設計一個可以測量磁場中該磁敏電阻阻值的電路,在圖2的虛線框內畫出實驗電路原理圖(磁敏電阻及所處磁場已給出,待測磁場磁感應強度大小約為0.6~1.0T,不考慮磁場對電路其它部分的影響)。要求誤差較小。
提供的器材如下:
A磁敏電阻,無磁場時阻值Ro=150Ω
B滑動變阻器R,全電阻約20Ω
C電流表.量程2.5mA,內阻約30Ω
D電壓表,量程3V,內阻約3kΩ
E直流電源E,電動勢3V,內阻不計
F開關S,導線若干
(2)正確接線后,將磁敏電阻置入待測磁場中,測量數據如下表
根據上表可求出磁敏電阻的測量值RB=________Ω,
結合圖1可知待測磁場的磁感應強度B=_________T。
(3)試結合圖1簡要回答,磁感應強度B在0~0.2T和0.4~1.0T范圍內磁敏電阻阻直的變化規律有何不同?
(4)某同學查閱相關資料時看到了圖3所示的磁敏電阻在一定溫度下的電阻一磁感應強度特性曲線(關于縱軸對稱),由圖線可以得到什么結論?
(1)如右圖所示
(2)1500 0.90
(3)在0~0 2T范圍內,磁敏電阻的阻值隨磁感應強度非線性變化(或不均勻變化);在0.4~1.0T范圍內,磁敏電阻的阻值隨磁感應強度線性變化(或均勻變化)
(4)磁場反向.磁敏電阻的阻值不變。
24(15分)某興趣小組設計了如圖所示的玩具軌道,其中“2008”四個等高數字用內壁光滑的薄壁細圓管彎成,固定在豎直平面內(所有數字均由圓或半圓組成,圓半徑比細管的內徑大得多),底端與水平地面相切。彈射裝置將一個小物體(可視為質點)以Va=5m/s的水平初速度由a點彈出,從b點進入軌道,依次經過“8002”后從p點水平拋出。小物體與地面ab段間的動摩擦因數μ=0.3,不計其它機械能損失。已知ab段長L=l.5m,數字“0”的半徑R=0.2m,小物體質量m=0.0lkg,g=10m/s2。求:
(1)小物體從p點拋出后的水平射程。
(2)小物體經過數字“0”的最高點時管道對小物體作用力的大小和方向。
解:(1)設小物體運動到p點時的速度大小為v,對小物體由a運動到p過程應用動能定理得 小物體自P點做平拋運動,設運動時間為t.水平射程為s,則
②
s=vt③
聯立①②③式,代入數據解得s=0.8m④
(2)設在數字“0”的最高點時管道對小物體的作用力大小為F取豎直向下為正方向 ⑤
聯立①⑤式,代入數據解得
F=0.3N⑥
方向豎直向下
25(I 8分)兩塊足夠大的平行金屬極板水平放置,極板間加有空間分布均勻、大小隨時間周期性變化的電場和磁場,變化規律分別如圖1、圖2所示(規定垂直紙面向里為磁感應強度的正方向)。在t=0。時刻由負極板釋放一個初速度為零的帶負電的粒子(不計重力)。若電場強度E0、磁感應強度B0、粒子的比荷均已知,且
,兩板間距h=
。
(1)求粒子在0~to時間內的位移大小與極板間距h的比值。
(2)求粒子在極板間做圓周運動的最大半徑(用h表示)。
(3)若板間電場強度E隨時間的變化仍如圖l所示,磁場的變化改為如圖3所示,試畫出粒子在板間運動的軌跡圖(不必寫計算過程)。
解法一:(1)設粒子在o~to時間內運動的位移大小為s1
①
② 又已知
聯立①②式解得③
(2)粒子在to~2to時間內只受洛倫茲力作用.且速度與磁場方向垂直,所以粒子做勻速圓周運動。設運動速度大小為v1,,軌道半徑為R1,周期為T,則
④
⑤
聯立④⑤式得 ⑥又
⑦ R r。鬻⑦
即粒子在t?!?to時間內恰好完成一個周期的圓周運動。在2t?!?to時間內,粒子做初速度為v1的勻加速直線運動,設位移大小為s2
⑧
解得⑨
由于s1+s2<h,所以粒子在3to~4to時間內繼續做勻速圓周運動,設速度大
小為v2,半徑為R2
v2=v1+at0⑩
由于s1+s2十R2<h,粒子恰好又完成一個周期的圓周運動。在4t。~5t。時間內,粒子運動到正極板(如圖l所示)。因此粒子運動的最大半徑。
(3)粒子在板間運動的軌跡如圖2所示。
解法二:由題意可知,電磁場的周期為2t0,前半周期粒子受電場作用做勻加速直線運動.加速度大小為方向向上
后半周期粒子受磁場作用做勻速圓周運動,周期為T
粒子恰好完成一次勻速圓周運動。至第n個周期末,粒子位移大小為sn
由以上各式得
粒子速度大小為
粒子做圓周運動的半徑為
解得
顯然s2+R2<h<s3
(1)粒子在0~t0時間內的位移大小與極板間距h的比值
(2)粒子在極板聞做圓周運動的最大半徑
(3)粒子在板間運動的軌跡圖見解法一中的圖2。
26(19分)番茄(2n=24)的正常植株(A)對矮生植株(a)為顯性,紅果(B)對黃果(b)為顯性,
兩對基因獨立遺傳。請回答下列問題
(1)現有基因型AaBB與aaBb的番茄雜交,其后代的基因型有____種。________基因型
的植株自交產生的矮生黃果植株比例最高.自交后代的表現型及比例為______。
(2)在 AA×
aa雜交中,若A基因所在的同源染色體在減數第一次分裂時不分離.產生的
雌配于染色體數目為_________,這種情況下雜交后代的株高表現型可能是________。
(3)假設兩種純合突變體X和Y都是由控制株高的A基因突變產生的,檢測突變基因轉錄
的mRNA.發現x的第二個密碼子中第二堿基由C變為u,Y在第二個密碼子的第二堿
基前多了個U。與正常植株相比,__________突變體的株高變化可能更大,試從蛋白質
水平分析原因:______________.
(4)轉基因技術可以使某基因在植物體內過量表達.也可以抑制某基因表達。假設A基因通過控制赤霉素的合成來控制番茄的株高,請完成如下實驗設計,以驗證假設是否成立。
④實驗設計(借助轉基因技術,但不要求轉基因的具體步驟)
a分別測定正常與矮生植株的赤霉索含量和株高。
b____________________________。
c____________________________。
②支持上述假設的預期結果:____________________.·
③若假設成立,據此說明基因控制性狀的方式___________________。
(l)4aaBb矮生紅果:矮生黃果=3:1
(2)13或11正?;虬?/p>
(3) YY突變體的蛋白質中氡基酸的改變比x突變體可能更多(或:x突變體的蛋白質可能只有一個氨基酸發生改變,Y突變體的蛋白質氨基酸序列可能從第一個氪基酸后都改變)。
(4)①答案一:
b.通過轉基因技術,一是抑制正常植株A基因的表達,二是使A基固在矮生植株過量表達。
c.測定兩個實驗組植株的赤霉素含量和株高。
答案二
b.通過轉基因技術,抑制正常植株A基因的表達,測定其赤霉素含量和株高。
c .通過轉基因技術,使A
(答案二中b和c次序不做要求)
②與對照比較.正常植株在A基因表達被抑制后,赤霉素含量降低,株高降低;與對照比較,A基因在矮生植株中過量表達后,該植株赤霉索含量增加,株高增加。
③基因通過控制酶的合成來控制代謝途徑,進而控制生物性狀。